Cómo el bosón de Higgs puede ayudarnos a comprender mejor el universo y nuestro lugar en él

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Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

En los años sesenta del siglo pasado, un físico de origen británico, Peter Higgs (1929-2024), propuso la existencia de una partícula fundamental -hoy conocida como bosón de Higgs– con la cual pretendía explicar por qué las partículas tienen masa. Es decir, trató de comprender teóricamente y desde sus fundamentos más elementales, por qué existen átomos, seres humanos, planetas, estrellas y galaxias en lugar de nada.

Desafortunadamente, en aquellos años 60 no existían los avances tecnológicos suficientes para probar o descartar lo que Higgs estaba poniendo sobre la mesa. Sin embargo, en 2012, gracias a los aceleradores de partículas como los que se encuentran en el CERN (en Ginebra, Suiza), la noción de Higgs de una partícula -o un campo- que le proveyera de masa a todas las partículas pudo comprobarse exitosamente y Higgs, finalmente, tuvo razón.

De hecho, junto con François Englert, le fue concedido el Premio Nobel de Física el 8 de octubre de 2013; justamente por haber predicho y teorizado el bosón que lleva su nombre.

Ahora bien, ¿qué ha sucedido desde 2012 con el bosón de Higgs? ¿Qué interrogantes se han podido responder en todos estos años con respecto a su naturaleza y su interacción con las demás partículas elementales?

De acuerdo con una reciente investigación publicada en la prestigiada revista Journal for High Energy Physics, y firmada, entre otros, por el físico de origen polaco Bartlomiej Zabinski del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de Polonia, a pesar de que ahora se sabe más sobre el hecho de cómo interactúa el bosón de Higgs con las demás partículas, nada se sabe de lo que podría suceder si dos bosones de Higgs interactuasen.

Al respecto, como menciona Zabinski en una entrevista reciente que concedió al portal de internet Phys.org, “los estudios experimentales de las interacciones de los bosones de Higgs entre sí encuentran un problema fundamental. Por ejemplo, en colisiones de protones en el LHC, los bosones de Higgs aparecen con tan poca frecuencia que hasta ahora no se ha detectado un solo evento de producción de pares de bosones de Higgs, lo cual resultaría absolutamente necesario si queremos observar interacciones entre estas partículas. “

Esto significa que, a pesar de que se ha corroborado que el bosón de Higgs interactúa con otras partículas, no ha podido observarse qué sucede si dos bosones interactúan.

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Para llegar a esta conclusión -a señalar que hasta el momento no ha podido detectarse la interacción entre dos bosones de Higgs- Zabisnki y sus colegas utilizaron uno de los detectores del CERN, el experimento ATLAS, el cual es uno de los siete aceleradores de partículas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del CERN.

Pero, ¿a qué se debe que no haya podido detectarse la interacción entre dos bosones de Higgs?

Aparentemente el problema no parece provenir de los instrumentos que detectan y miden estas interacciones, sino a que la naturaleza, por alguna razón hoy desconocida, funciona de esa manera para que no puedan interactuar o que lo hagan de manera fortuita.

O quizá sea necesario plantearse otro modelo de la física para darle sentido a todo esto; o bien replantear el Modelo Estándar actual con la finalidad de que puedan caber en él las interacciones entre pares de bosones de Higgs.

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En ese sentido, a pesar de que la producción de pares de bosones de Higgs puede ocurrir en el Modelo Estándar de la Física, es un proceso tan raro en este Modelo que no ha sido posible observarlo a partir de los datos que hasta ahora se han recopilado en el LHC.

Sobre el Modelo Estándar de la Física de partículas, este fue creado a principios de los años 70 y hace una descripción de la estructura de la materia a partir de partículas elementales, es decir, busca unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales (excepto la gravedad) como la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y el electromagnetismo que funcionan a escala microscópica: en el mundo atómico y subatómico. (La gravedad, por su parte, funciona a escala macroscópica, pero existen también intentos por incluirla en el Modelo Estándar a través del concepto de gravedad cuántica, es decir, a partir de la unificación de la mecánica cuántica y la gravedad).

A pesar de que los físicos no han logrado la tan ansiada unificación de la física, a través de la cual podría explicarse la propia existencia del universo, éstos no se han rendido y, precisamente, gracias a los aceleradores de partículas del LHC, buscan llegar a esta gran unificación.

Por otra parte, que los resultados de los experimentos en el LHC no concuerden con lo que los físicos están teorizando con respecto a la existencia de pares de bosones de Higgs, no implica que estas interacciones no existan, por lo que es probable que todavía sea necesario esperar a la próxima década para que surjan nuevos datos, más precisos, que puedan lograr observar este tipo de interacciones.

De resultar que éstas suceden dentro de lo que predice el Modelo Estándar de la Física, entonces no será necesario replantear dicho Modelo. Pero, en cambio, si las observaciones se salen de los parámetros establecidos por este Modelo, quizá los científicos tengan que replantarse mucho de lo que actualmente se conoce sobre física de partículas.

El bosón de Higgs es, pues, a mi parecer, el parteaguas para comprender con verdadera profundidad la estructura del universo y por qué existe. Responder a la pregunta de por qué existe el universo, por qué hay algo en lugar de nada, sería uno de los triunfos intelectuales más importantes que puede alcanzar la humanidad, porque también, ésta, tendría la oportunidad de conocerse mejor a sí misma.